基于化學(xué)核心素養(yǎng)的高三化學(xué)復(fù)習(xí)課設(shè)計(jì)
——以“平衡常數(shù)復(fù)習(xí)”為例

黃華文（永安市第一中學(xué)，福建永安366000）

基于化學(xué)核心素養(yǎng)的高三化學(xué)復(fù)習(xí)課設(shè)計(jì)
——以“平衡常數(shù)復(fù)習(xí)”為例

黃華文
（永安市第一中學(xué)，福建永安366000）

化學(xué)核心素養(yǎng)是考試目標(biāo)及課堂教學(xué)目標(biāo)的靈魂，理解化學(xué)核心素養(yǎng)的內(nèi)涵，領(lǐng)會(huì)化學(xué)核心素養(yǎng)、考試目標(biāo)、課堂教學(xué)目標(biāo)三者的關(guān)系，才能在高三復(fù)習(xí)課設(shè)計(jì)中以促進(jìn)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)發(fā)展為根本展開(kāi)教學(xué)。以“平衡常數(shù)復(fù)習(xí)”設(shè)計(jì)為例，闡述從單元課程內(nèi)容視角構(gòu)建“化學(xué)基本觀念”，從模型構(gòu)建實(shí)現(xiàn)“化學(xué)過(guò)程”，從化學(xué)的價(jià)值意義產(chǎn)生正確的“化學(xué)態(tài)度”。通過(guò)以上三個(gè)維度實(shí)現(xiàn)化學(xué)核心素養(yǎng)在高三化學(xué)復(fù)習(xí)課中的滲透培養(yǎng)。

化學(xué)核心素養(yǎng)；高三復(fù)習(xí)課；平衡常數(shù)

國(guó)家教育部提出發(fā)展核心素養(yǎng)的育人終級(jí)目標(biāo)。然而，當(dāng)前高三復(fù)習(xí)課更多關(guān)注考試目標(biāo)，教學(xué)中注重再現(xiàn)知識(shí)、完善知識(shí)體系，忽視學(xué)生在知識(shí)遺忘后留下的對(duì)化學(xué)的“感覺(jué)”，這種“感覺(jué)”即為“化學(xué)核心素養(yǎng)”。在高三復(fù)習(xí)過(guò)程中如何繼續(xù)促進(jìn)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)的形成？在復(fù)習(xí)過(guò)程中關(guān)注化學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)是否會(huì)弱化考試目標(biāo)達(dá)成？實(shí)現(xiàn)考試目標(biāo)一定需要關(guān)注化學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)？化學(xué)核心素養(yǎng)與考試目標(biāo)、課堂教學(xué)目標(biāo)之間有何關(guān)系？下面筆者以“平衡常數(shù)復(fù)習(xí)”為例來(lái)談?wù)劇?/p>

一、化學(xué)核心素養(yǎng)的內(nèi)涵及與考試目標(biāo)、課堂教學(xué)目標(biāo)的關(guān)系

1.化學(xué)核心素養(yǎng)的內(nèi)涵

化學(xué)核心素養(yǎng)是人在化學(xué)領(lǐng)域所具有的內(nèi)在特征，體現(xiàn)人在處理和分析問(wèn)題的視角和方式，由“化學(xué)基本觀念、化學(xué)過(guò)程、化學(xué)在生活中應(yīng)用、對(duì)化學(xué)的態(tài)度”4個(gè)維度構(gòu)成，這4個(gè)維度搭建一個(gè)核心素養(yǎng)立體的結(jié)構(gòu)模型（見(jiàn)圖1），其體積大小決定核心素養(yǎng)內(nèi)涵的容量。［1］“化學(xué)基本觀念”是指學(xué)生在學(xué)習(xí)和理解化學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上逐步建立的化學(xué)核心觀念和化學(xué)思想，表現(xiàn)為學(xué)科知識(shí)和學(xué)科思想兩部分內(nèi)容；“化學(xué)過(guò)程”是指在活動(dòng)過(guò)程中養(yǎng)成的化學(xué)獨(dú)有學(xué)科研究方法、思維方式、行為習(xí)慣等學(xué)習(xí)和研究的能力，在今后發(fā)展中，能運(yùn)用化學(xué)學(xué)科內(nèi)在的“發(fā)現(xiàn)規(guī)律的邏輯”去分析生活實(shí)際問(wèn)題和研究科學(xué)問(wèn)題，表現(xiàn)為學(xué)科表征技能、實(shí)驗(yàn)技能、邏輯思維、探究能力等；“化學(xué)在生活中的應(yīng)用”和“對(duì)化學(xué)的態(tài)度”體現(xiàn)獲取信息、溝通協(xié)作、處理現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的能力，及對(duì)化學(xué)學(xué)科應(yīng)用價(jià)值的認(rèn)識(shí)，由此而生的對(duì)化學(xué)興趣和主動(dòng)學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情。［2］

2.化學(xué)核心素養(yǎng)、考試目標(biāo)、課堂教學(xué)目標(biāo)三者關(guān)系

形成化學(xué)核心素養(yǎng)是對(duì)化學(xué)教學(xué)提出的育人目標(biāo)，是學(xué)生外在和內(nèi)涵兩個(gè)方面的綜合要求，宏觀調(diào)控考試目標(biāo)和課堂教學(xué)目標(biāo)；考試目標(biāo)是依據(jù)化學(xué)核心素養(yǎng)的要求，針對(duì)各階段教學(xué)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)作出的要求，主要包括知識(shí)、技能、能力3個(gè)方面；課堂教學(xué)目標(biāo)是一節(jié)課短期目標(biāo)，可根據(jù)所處的環(huán)境進(jìn)行調(diào)整，具有時(shí)效性，是化學(xué)核心素養(yǎng)和考試目標(biāo)落實(shí)于課堂的細(xì)化要求。［3］其三者的關(guān)系如圖2。由此可見(jiàn)，化學(xué)核心素養(yǎng)在教學(xué)中，課堂教學(xué)目標(biāo)是基礎(chǔ)，學(xué)生只有在儲(chǔ)備一定知識(shí)與技能的基礎(chǔ)上，才能形成化學(xué)核心素養(yǎng)中“化學(xué)基本觀念”，為學(xué)生思維遷移提供依據(jù)和藍(lán)本；只有參與“過(guò)程和方法”創(chuàng)設(shè)的活動(dòng)中，才能生成能力，養(yǎng)成從化學(xué)角度看待和分析問(wèn)題的習(xí)慣，實(shí)現(xiàn)“化學(xué)過(guò)程”，達(dá)到考試大綱能力要求；只有帶領(lǐng)學(xué)生領(lǐng)略化學(xué)奧妙、神奇、偉大，感受化學(xué)帶來(lái)的正面“情感”，才能產(chǎn)生正確“對(duì)化學(xué)的態(tài)度”。

二、基于化學(xué)核心素養(yǎng)的復(fù)習(xí)課設(shè)計(jì)策略

1.從單元課程內(nèi)容視角構(gòu)建“化學(xué)基本觀念”

單元課程內(nèi)容的設(shè)定是為了達(dá)到新的教學(xué)目標(biāo)，從一些特定角度，如提取信息能力、識(shí)圖能力、模塊知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能等，借助一定的規(guī)律或主線將一些相關(guān)的內(nèi)容放在一起，重組后構(gòu)建出新的單元。［4］復(fù)習(xí)教學(xué)對(duì)象的知識(shí)、能力水平高于新課，站在學(xué)科系統(tǒng)和育人高度，從單元課程視角整合復(fù)習(xí)內(nèi)容，有利于形成化學(xué)觀念。如為了提高學(xué)生書寫方程式的能力，將陌生情境方程式、離子、電極反應(yīng)式書寫作為一個(gè)單元，從方法聚類角度突破方程式書寫難點(diǎn)；如從概念聚類的角度將教材中相同定義的5個(gè)平衡常數(shù)（Ka或b、Ksp、Kw、Kh、K）組合為一個(gè)單元，建立一個(gè)定量衡量化學(xué)反應(yīng)限度的統(tǒng)一概念。

2.從思維建模實(shí)現(xiàn)“化學(xué)過(guò)程”

思維建模是將學(xué)習(xí)者內(nèi)在的思維過(guò)程顯現(xiàn)化、模式化，這一過(guò)程就是摒棄眾多干擾因素，經(jīng)過(guò)篩選，理清主線并簡(jiǎn)化為具有廣泛意義的思維模型。在復(fù)習(xí)過(guò)程中，為了達(dá)到考試目標(biāo)，通過(guò)構(gòu)建高考高頻考點(diǎn)和穩(wěn)定題型的解題模型，可提升分析和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)提取規(guī)律的推理演繹素養(yǎng)。如抓住基本概念構(gòu)建平衡常數(shù)計(jì)算、新型電化學(xué)等問(wèn)題的解題思維模型，培養(yǎng)學(xué)生抽象思維建模的能力；抓住元素走向、能量的轉(zhuǎn)換、物質(zhì)的去向等分析工業(yè)流程問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)思考解決問(wèn)題的能力；抓住圖像分析方法構(gòu)建平衡、物質(zhì)轉(zhuǎn)化等圖像問(wèn)題的解題模型，掌握分析問(wèn)題的基本方法等。

3.從化學(xué)的社會(huì)價(jià)值產(chǎn)生正確的“化學(xué)態(tài)度”

教師復(fù)習(xí)時(shí)往往忽略掌握科學(xué)知識(shí)的意義，才使學(xué)習(xí)素然無(wú)味。復(fù)習(xí)課如果將揭示化學(xué)知識(shí)背后的故事和價(jià)值作為設(shè)計(jì)主線，充分運(yùn)用化學(xué)在生活中應(yīng)用的例子，感受化學(xué)知識(shí)改善人們生活的意義，認(rèn)識(shí)化學(xué)帶給社會(huì)的正能量，由此產(chǎn)生熱愛(ài)這個(gè)學(xué)科的情感，和終身學(xué)習(xí)、研究這個(gè)學(xué)科的興趣，就能將學(xué)生對(duì)化學(xué)的認(rèn)識(shí)提升到化學(xué)學(xué)科精神和社會(huì)責(zé)任感層次上。如通過(guò)選擇生活中存在的平衡問(wèn)題“水垢的成分是什么”“候氏制堿法成功之處，原理是什么”“齲齒應(yīng)如何防治”等問(wèn)題，聯(lián)系生活讓學(xué)生體驗(yàn)化學(xué)的價(jià)值，產(chǎn)生正確的化學(xué)價(jià)值觀。

三、基于化學(xué)核心素養(yǎng)的“平衡常數(shù)復(fù)習(xí)”案例分析

筆者在“平衡常數(shù)復(fù)習(xí)”課中體現(xiàn)化學(xué)核心素養(yǎng)的內(nèi)涵，設(shè)計(jì)3個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)均以學(xué)生的生活世界為起點(diǎn)，立足于生活問(wèn)題，從特殊到一般建立概念模型、解題模型，通過(guò)分析數(shù)據(jù)，用數(shù)據(jù)說(shuō)話揭示反應(yīng)規(guī)律的本質(zhì)，達(dá)到考試目標(biāo)和核心素養(yǎng)培養(yǎng)的目標(biāo)。

環(huán)節(jié)一：對(duì)比建模，提煉本質(zhì)

“對(duì)比建模”環(huán)節(jié)首先從生活中開(kāi)水瓶?jī)?nèi)膽入手，通過(guò)幾個(gè)小問(wèn)題橫向?qū)Ρ葘W(xué)生熟悉的Ka、Ksp、Kw、Kh的異同點(diǎn)，領(lǐng)會(huì)不同的平衡常數(shù)蘊(yùn)含的相同的平衡特征，學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)和提取規(guī)律，建立平衡常數(shù)概念模型。這種建模方式有利于學(xué)生整理知識(shí)，從大量相似信息中提取出共性的東西，有利于在今后科學(xué)研究和生活中透過(guò)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)規(guī)律。

［問(wèn)題1］工業(yè)上用葡萄糖與銀氨溶液反應(yīng)在開(kāi)水瓶?jī)?nèi)膽鍍銀，討論回答下列問(wèn)題。

①銀氨溶液中存在平衡：Ag+(aq)+2NH3(aq)[Ag (NH3)2+](aq)，該反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式K穩(wěn)=。

②AgCl可溶于氨水中，反應(yīng)為：AgCl(s)+2NH3(aq)[ Ag(NH3)2+](aq)+Cl-(aq)

已知Ksp[AgCl]=1.45×10-10、K穩(wěn)[Ag(NH3)2+]=1.10× 107，則上述反應(yīng)K=。

學(xué)生運(yùn)用K的表達(dá)式書寫規(guī)則，解答①小題后，回歸基礎(chǔ)，提出“K穩(wěn)[Ag(NH3)2+]有何含義？增大c(Ag+)，K穩(wěn)如何變化？書寫陌生的K表達(dá)式要注意什么”，從K的定義進(jìn)一步理清各平衡常數(shù)的共性及關(guān)系，追問(wèn)“電離常數(shù)K與其酸根（或陽(yáng)離子）的Kh、K（水電離）與Kw之間數(shù)量上有什么關(guān)系”，通過(guò)分析對(duì)比K的表達(dá)式，揭示各平衡常數(shù)之間量的關(guān)系，建立一個(gè)統(tǒng)一的概念，同時(shí)為突破學(xué)生難點(diǎn)“方程式疊加與各反應(yīng)K的關(guān)系”，解決第②小題做準(zhǔn)備。在分析反應(yīng)的各K分與K總的關(guān)系，對(duì)比方程式疊加的加減與K的乘除關(guān)系，領(lǐng)會(huì)方程式“加減或翻倍或減半”對(duì)應(yīng)K的變化是“乘除或乘方或開(kāi)方”關(guān)系，在觀察對(duì)比中提煉本質(zhì)、突破難點(diǎn)。

環(huán)節(jié)二：思維建模，回歸本質(zhì)

“思維建?！杯h(huán)節(jié)通過(guò)解決“工業(yè)磷的化合物的制備條件控制”引導(dǎo)學(xué)生觀察圖像，分析溶液中微粒的守恒關(guān)系，從圖像中提取有效數(shù)據(jù)信息，構(gòu)建“K的計(jì)算”解題模型，讓學(xué)生學(xué)會(huì)將復(fù)雜問(wèn)題分解成幾個(gè)小問(wèn)題，回到起點(diǎn)思考，回歸本質(zhì)解決問(wèn)題。

［問(wèn)題2］磷的重要化合物NaH2PO4、Na2HPO4和Na3PO4，可通過(guò)H3PO4與NaOH溶液反應(yīng)獲得，圖3是溶液中含磷各物質(zhì)所占百分含量與溶液中pH的關(guān)系。工業(yè)中為了獲得NaH2PO4產(chǎn)品，將pH調(diào)控在a1～b1之間，請(qǐng)計(jì)算說(shuō)明原由。

首先引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀察圖像，揭示圖中蘊(yùn)含的化學(xué)信息，弄清圖中曲線表示的是各含磷微粒的量隨pH的變化，曲線交點(diǎn)是兩種微粒含量相等時(shí)的pH，接著引導(dǎo)學(xué)生寫出H3PO4一級(jí)電離常數(shù)Ka1={[H+]·[H2PO4-]}/[H3PO4]，因無(wú)其他信息，只能在圖中找到[H2PO4-]=[H3PO4]關(guān)系的交點(diǎn)A，即可化簡(jiǎn)K的表達(dá)式，求出lg K1=pHA=a1，又因在任何時(shí)刻都有等式lg Ka1=pH1+lg{[H2PO4-]/[H3PO4]}，依據(jù)工業(yè)生產(chǎn)主產(chǎn)物為NaH2PO4，需[H2PO4-]〉[H3PO4]，則lg{[H2PO4-]/[H3PO4]}〉0，得pH1〉lg Ka1=a1；同理讓學(xué)生從B點(diǎn)粒子數(shù)量的關(guān)系列出H3PO4二級(jí)電離常數(shù)Ka2，可得pH2〈lg Ka2=b2，進(jìn)而解釋原因。為了讓學(xué)生拓展學(xué)生思維，提出問(wèn)題3。

［問(wèn)題3］圖4中b點(diǎn)是“25°C 1.0 L w mol·L-1弱酸HA和0.1mol NaOH固體充分混合反應(yīng)后的混合液”，圖4曲線是向該混合液中加入HCl氣體或NaOH固體，溶液的pH變化，求25°C時(shí)，HA的電離常數(shù)K。

若依據(jù)題2的模式，無(wú)法找到交點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生寫出酸HA的K表達(dá)式，從溶液中微粒守恒關(guān)系突破各量，找到圖中有效點(diǎn)a(0.1，1.8)和c(0.1，7)，依據(jù)c點(diǎn)微粒的電荷守恒、物料守恒關(guān)系可知粒子數(shù)量關(guān)系“[A-]=[Na+]=0.2mol·L-1、[HA]=( w-0.2)mol·L-1”，即可求出K={0.2/(w-0.2)}×10-7，同理依據(jù)a點(diǎn)也能求出K。

通過(guò)K表達(dá)式的變形，構(gòu)建出“K的計(jì)算”解題模型，寫出表達(dá)式→找尋數(shù)據(jù)（圖中點(diǎn)或守恒關(guān)系）→求得K→解釋現(xiàn)象。提升圖表信息轉(zhuǎn)化為化學(xué)含義的能力。

環(huán)節(jié)三：分析數(shù)據(jù)，體驗(yàn)本質(zhì)

“分析數(shù)據(jù)”環(huán)節(jié)圍繞K的含義，設(shè)計(jì)了一組問(wèn)題，逐層遞進(jìn)，從定量角度揭示復(fù)分解反應(yīng)規(guī)律，將電離與水解兩個(gè)內(nèi)容關(guān)聯(lián)起來(lái)，突破鹽與酸反應(yīng)產(chǎn)物、多組分的微粒濃度大小等疑難問(wèn)題，讓學(xué)生運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)中強(qiáng)弱觀點(diǎn)、主次觀點(diǎn)、優(yōu)先觀點(diǎn)分析問(wèn)題。

［問(wèn)題4］運(yùn)用提供的數(shù)據(jù)分析下列問(wèn)題。

表1 部分酸的K、鹽的Ksp

①漂白精主要成分為NaClO，向NaClO溶液中通入過(guò)量CO2，產(chǎn)物為何物？

②判斷NaHS溶液中c(S2-)、c(HS-)、c(H2S)的大小。

學(xué)生從“強(qiáng)酸制取弱酸”的規(guī)律，遺漏考慮H2CO3的二級(jí)電離，容易錯(cuò)判①中產(chǎn)物為Na2CO3，為了給學(xué)生思維提供直觀的依據(jù)，先按K從大到小排序（即酸性強(qiáng)弱）：H2CO3〉HClO〉HCO3-，由此可知HCO3-酸性比HClO弱，HCO3-無(wú)法進(jìn)一步與NaClO反應(yīng)，即H2CO3只能提供一個(gè)H+與NaClO反應(yīng)，只能生成NaHCO3。接著追問(wèn)“有毒的H2S氣體可用CuSO4溶液檢驗(yàn)，反應(yīng)為‘H2S+ CuSO4=CuS↓+H2SO4’，該反應(yīng)違反‘強(qiáng)酸制弱酸’原則，怎樣解釋”。學(xué)生普遍認(rèn)為該反應(yīng)是個(gè)例外，為了揭示“例外”的反應(yīng)實(shí)質(zhì)，假設(shè)不考慮其他因素，H2S通入溶液后達(dá)到飽和，忽略H2S二級(jí)電離消耗的n(HS-)，該溶液的[S2-]={Ka2（氫硫酸）·[HS-]}/[H+]≈Ka2（氫硫酸）=1.1× 10-12mol·L-1，在該溶液中要產(chǎn)生CuS沉淀，須滿足c(Cu2+)〉Ksp(CuS)/c(S2-)=1.27×10-36mol2·L-2/1.1×10-12mol·L-1≈1.27×10-24mol·L-1〈〈1.0×10-5mol·L-1，數(shù)據(jù)表明要產(chǎn)生CuS，溶液中所需的c(Cu2+)非常小，即達(dá)到已完全沉淀的量仍能產(chǎn)生沉淀，該反應(yīng)發(fā)生原因是Cu2+與S2-生成CuS沉淀，導(dǎo)致溶液中c(S2-)減小，促進(jìn)H2S電離，反應(yīng)實(shí)質(zhì)是“難溶強(qiáng)弱”規(guī)律，而不是“酸性強(qiáng)弱”規(guī)律。從定量角度揭示“強(qiáng)弱”規(guī)律背后的實(shí)質(zhì)，幫助學(xué)生建立經(jīng)驗(yàn)規(guī)律是建立在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的前提。在溶液中存在多個(gè)平衡時(shí)，學(xué)生容易出現(xiàn)混亂，為了傳遞追根溯源和主次觀念設(shè)計(jì)問(wèn)題②，從c(HS-)、c(S2-)、c(H2S)的來(lái)源分析，三種離子分別來(lái)自NaHS完全電離、HS-的水解和微弱電離，從電離程度看完全電離產(chǎn)生離子最多，HS-的Kh=Kw/Ka1(硫化氫)〉Ka2，則溶液中HS-的兩個(gè)平衡起主導(dǎo)地位的是的HS-水解，所以c(HS-)〉c(H2S)〉c(S2-)。通過(guò)分析數(shù)據(jù)，挖掘數(shù)據(jù)背后隱藏的本質(zhì)，提高數(shù)據(jù)分析能力，增強(qiáng)采用數(shù)據(jù)解釋一些生活現(xiàn)象的意識(shí)；抓住主要因素、摒棄次要因素分析復(fù)雜問(wèn)題，讓思路明朗化。

［1］劉前樹(shù).試論化學(xué)核心素養(yǎng)的結(jié)構(gòu)［J］.化學(xué)教育，2016（21）.

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［3］王云生.課堂轉(zhuǎn)型與學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)［M］.上海：上海教育出版社，2016.

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（責(zé)任編輯：張賢金）

福建省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題“化學(xué)課堂中教師行為有效性的觀察與研究”（項(xiàng)目編號(hào)：FJJK15-423）。